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UNIVERSIDADE CEUMA ENGENHARIA MECÂNICA MÁQUINA DE ATWOOD: CÁLCULO DA FORÇA G FÍSICA 1 PROFESSOR: DR. PATRÍCIO ARAÚJO ALUNO: WILLIAN MOARAES SANTOS CPD: 94131 NOVEMBRO 2018 INTRODUÇÃO Gravidade, um dos fenômenos mais espetaculares do mundo, e a partir dele realizamos nosso último experimento laboratorial, utilizando especificamente a máquina de ATWOOD. A máquina de ATWOOD, consiste essencialmente em uma roldana de eixo horizontal, que é presa em uma barra vertical de madeira e, por ela, passa um fio inextensível, o qual sustenta dois corpos de massas iguais, um em cada extremidade. Colocando um dos corpos a um nível mais elevado que o outro e sobrecarregando-o com um pouco mais de massa, o sistema move-se na vertical, com movimento uniformemente acelerado, cuja aceleração depende dos valores das massas dos corpos que estão suspensos. Essa máquina surgiu pela necessidade do homem de ter o espaço percorrido de um móvel e o tempo que ele levaria para tal. E neste experimento laboratorial conseguimos compreender seu propósito, além de executarmos outras atividades. OBJETIVOS • Na aula, todos os objetivos relacionados á aprendizagem foram concluídos, sendo o principal deles, Determinar a contante da gravidade na máquina de ATWOOD. • Além de estudarmos todos os requisitos relacionados a máquina de ATWOOD, também foi nos disponibilizado balanças de precisão de unidade “gramas”, onde pudemos exercitar a prática de pesagem de pequenos pesos e transformação de unidade. • Relacionar os resultados obtidos com a tabela disponibilizada contendo nela várias informações. MATERIAIS UTILIZADOS MÁQUINA DE ATWOOD: Foi o principal instrumento para realização do experimento e nos possibilitou analisar todas suas propriedades, e o entender por completo. Inúmeros foram os métodos desenvolvidos para a obtenção da relação entre o espaço percorrido por um móvel e o tempo necessário para o percorrer. A máquina de ATWOOD assume um lugar de destaque neste estudo. Com efeito ela foi, durante quase dois séculos, até muito recentemente, o melhor instrumento que se inventou para esse estudo. Como é sabido a máquina de ATWOOD “Original” (Os componentes da Máquina mostrada abaixo estão no decorrer do relatório) consiste essencialmente numa roldana de eixo horizontal em cuja gola passa um fio comprido, o qual sustenta dois corpos de massas iguais, um em cada extremidade. Colocando um dos corpos a nível bastante superior ao do outro, e sobrecarregando aquele com outro corpo de muito menor massa, o sistema move-se na vertical, com movimento uniformemente acelerado cuja aceleração, maior ou menor, depende dos valores das massas iguais dos corpos que estão suspensos e da massa do corpo que se adicionou. ROLDANA: Componente essencial da máquina, pois possibilita a passagem do cabo, fazendo com que a força do componente M1 passe para o componente M2, realizando assim o trabalho de deslocamento de ambos os componentes fixados ao cabo. E o inevitável em citar que na máquina em que trabalhamos possuíamos duas roldanas, ambas agindo em harmonia. DOIS PESOS DIFERENTES CONHECIDOS: Os pesos foram aferidos antes do experimento, sendo o seu total em 10 pesos, fazendo assim a relação de 5 em um lado do cabo, e outros 5 em outro lado. Participaram de forma secundária no experimento, mas são de grande importância, pois a partir deles conseguimos obter o deslocamento de ambos os componentes, sendo aumentado os pesos a cada fase do experimento. CRONÔMETRO: Não tem grande contribuição no experimento, mas de certa forma nos ajuda muito quando se trata de cálculo, pois algo fundamental para a resolução do mesmo é o tempo. Nos serviu para monitorar o tempo de deslocamento de ambos os componentes de pesquisa durante a realização do experimento, sendo utilizado por um dos componentes do grupo PARTE EXPERIMENTAL A parte experimental tem como característica a principal parte de toda a experiência. Dessa forma serão descritas em passos, São elas: Aferição, Medição de tempo, Organização dos pesos na máquina e Relacionar os resultados na Tabela disponibilizada no Roteiro. PASSO 1: De fato a primeira parte do experimento, pois fomos instruídos pelo professor a pesar todos os pesos disponíveis. Diante da balança de precisão registramos 4 pesagens, sendo elas: O gancho (preso ao cabo tracionado) com o peso 1, gancho com os pesos 1 e 2, gancho com pesos 1,2 e 3 e gancho com os pesos 1,2,3 e 4. Para depois disso realizar a parte prática da máquina. PASSO 2: Medição do tempo foi realizada por um dos componentes do grupo, sendo medido da seguinte forma, ao posicionarmos um dos pesos a altura de 400mm (Quase a altura total da régua), outro componente do grupo o soltava, até o mesmo chegar a base da máquina, durante esse deslocamento o responsável pelo cronômetro media o tempo. Ao final de tudo nós realizarmos o cálculo com o uso deste tempo, sendo o mesmo feito realizado 4 vezes. PASSO 3: A organização dos pesos se dá por dois ganchos, sendo aumentado gradativamente manualmente. Possuíamos dois ganchos, um deles se iniciava próximo a base e outro a altura de 400mm como citado anteriormente. Atrelávamos os pesos aos dois ganchos, sendo um deles mais pesado, para nos possibilitar uma boa variação. Foram distribuídos em 5 em um lado e 5 em outro lado. PASSO 4: A tabela nos dava várias informações, sendo elas: Massas, Altura, Tempo, Velocidade, aceleração e Gravidade. Após todos os testes na máquina colocávamos os dados na tabela e realizávamos todos os cálculos. Sendo também disponibilizada no roteiro as equações necessárias para efetuar todos os cálculos. RESULTADOS Os resultados obtidos possuem total fundamento, tudo foi calculado com total cautela e atenção, pois ao realizar um trabalho como este devemos estar completamente atentos. Os cálculos foram apresentados em grupo e estão descritos nas tabelas abaixo. PESOS DO COMPENENTE DIREITO (JUNTO AO GANCHO) PESOS DO COMPENENTE ESQUER-DO (JUNTO AO GANCHO) TEMPO (s) 29,7g 56,7g 1,22s 51,8g 106,7g 0,68s 73,8g 206,4g 0,29s 95,8g 256,3g 0,50s 145,8g 306,3g 0,65s CONCLUSÃO Mediante o experimento citado neste relatório, tenho total convicção em afirmar que isto serviu de grande valia, tanto no âmbito de exercitar o cálculo quanto a parte prática do experimento, referindo-me a pesagens, medição de tempo entre outras coisas. A máquina de ATWOOD já é algo bem antigo, e bem simples, se comparado a outras máquinas. Mas a partir dela conseguimos entender vários fenômenos correlacionados a gravidade principalmente. Diante do experimento, conseguimos executar com sucesso tudo o que foi proposto e o compreender de forma coerente, tendo em mente o cuidado e calma diante de uma máquina tão simples e bem complexa por sinal. REFERÊNCIAS • RESNICK, HALLIDAY & KRANE. Fundamentos Da Física. V. 2 . RIO DE JANEIRO: LTC, 1996. • Máquina de Atwood, origem. Google. Disponível em: https://www.infoescola.com/mecanica/maquina-de-atwood . Acesso em: 15/11/2018. • Fundamentos da Máquina de Atwood, Google. Disponível em: https://descomplica.com.br/blog/fisica/.Acesso em: 15/11/2018. • Informações da Gravidade, Google. Disponível em:https://escolakids.uol.com.br/a-forca-de-atracao-da-gravidade. Acesso: 15/11/2018 • Cálculos da Gravidade, Google. Disponível em: https://www.estudopratico.com.br/aceleracao-da-gravidade/ . Acesso em: 16/11/2018. https://www.infoescola.com/mecanica/maquina-de-atwood https://descomplica.com.br/blog/fisica/ https://escolakids.uol.com.br/a-forca-de-atracao-da-gravidade https://www.estudopratico.com.br/aceleracao-da-gravidade/